Detail předmětu

Technická mechanika

FSI-DTMAk. rok: 2007/2008

Technická mechanika v sobě zahrnuje jednak kinematiku t.j. nauku o pohybu těles bez ohledu na síly, které pohyb způsobují a dynamiku t.j. nauku o souvislostech mezi působícími silovými účinky a vyvolanými pohyby. V kinematice se od úlohy zjišťování kinematiky bodového tělesa přechází k určení rychlosti a zrychlení jednotlivých bodů tělesa a úhlové rychlosti a úhlového zrychlení těles. Postupně se probírá kinematika translačního, rotačního, obecného rovinného, sférického a obecného prostorového tělesa. U mechanismů se probírá řešení kinematiky složeného pohybu těles a kinematická analýza grafickými i početními metodami.
V dynamice se studenti seznámí zákony klasické technické mechaniky. Postupně se probírá dynamika hmotného bodu, dynamika soustavy hmotných bodů, hmotnostně-geometrické charakteristiky tuhých těles, dynamika tuhého tělesa. Řešení dynamiky soustav tuhých těles je probíráno jednak na základě Newtonových zákonů(tj. vektorová mechaniky) a jednak na základě variačních principů (analytické mechaniky). Na závěr kursu jsou zmíněny základy kmitání těles.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

6

Garant předmětu

doc. RNDr. Karel Pellant, CSc.

Zajišťuje ústav

Ústav mechaniky těles, mechatroniky a biomechaniky (ÚMTMB)

Výsledky učení předmětu

Absolvent kursu Technická mechanika II bude umět analyzovat pohyb z kine-
matického hlediska t.j. z údajů na vstupu a ze známé geometrie mechanismu
zjistit rychlosti a zrychlení libovolných bodů pohybujících se součástí
popř. úhlové rychlosti a úhlová zrychlení rotujících těles na výstupu.Pro
zadané geometricko-hmotnostní charakteristiky soustavy pak bude umět dovo-
dit souvislost mezi působícími silovými účinky a vyvolaným pohybem.

Prerekvizity

Pojem tuhého tělesa. Určení výsledné síly a výsledného momentu silové soustavy, možné redukce výslednicové silové soustavy. Nákres schématu uvolněného tělesa. Analýza mechanismů, uvolnění těles ze soustavy. Rovnice rovnováhy v rovině a v prostoru. Veličiny charakterizující smykové tření a valivý odpor. Výpočet polohy těžiště těles. Definice práce a energie pro proměnou sílu a proměnnou hodnotu momentu síly. Souvislost práce a energie tělesa, zákon zachování mechanické energie. Základní pojmy kinematiky-polohový vektor, rychlost a zrychlení bodu. Křivočarý pohyb bodu-rozklad zrychlení na tečnou a normálovou složku. Newtonovy pohybové zákony. Vztah mezi momentem síly a úhlovým zrychlením při rovinném pohybu tělesa. Impuls síly a impuls momentu. Zákon zachování síly a momentu. Inerciální soustavy souřadnic.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Metody vyučování závisejí na způsobu výuky a jsou popsány článkem 7 Studijního a zkušebního řádu VUT.

Způsob a kritéria hodnocení

Požadavky pro zápočet:
-aktivní účast ve cvičení
-vyřešení náhradních úloh v případě omluvené neúčasti
-dobré výsledky průběžné kontroly znalostí při kontrolních testech (doporučeny 3 kontrolní testy během semestru). Konkrétní podobu splnění těchto požadavků stanovuje vedoucí cvičení v prvním týdnu semestru.
Forma zkoušky:
-kombinovaná písemná (úvodní test + 3 příklady) a ústní (diskuse nad písemnými materiály s případnými doplňujícími otázkami). V úvodním testu z teoretického základu a pojmů je třeba k úspěšnému složení zkoušky získat více než 50% z možného počtu bodů. Výpočtové úlohy jsou typové příklady z profilujících oblastí daného předmětu, přičemž jeden z příkladů může být nahrazen teoretickou otázkou, důkazem apod. Řešení úloh je hodnoceno známkami výborně až nevyhovující - úspěšné vykonání zkoušky je podmíněno max. jedním hodnocením nevyhovující ze tří řešených úloh.

Učební cíle

Kinematika má naučit studenty správně popsat pohyby technických soustav. Kurs kinematiky naučí studenty správně formulovat zadání pohybu tj. jak popsat polohu bodu, tělesa nebo polohu soustavy těles aby bylo možné určit ostatní kinematické veličiny tj. rychlost a zrychlení v libovolném časovém okamžiku. Zároveň se studenti naučí jak při zadané kinematice pohonu mechanismu se zjistí rychlosti a zrychlení bodů těles popř. úhlová rychlost a úhlové zrychlení těles. Dynamika v návaznosti na kinematiku seznamuje studenty s metodami dynamického řešení mechanických soustav tak, aby byli schopni řešit dynamiku technologických procesů.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Účast na cvičení je povinná. Vedoucí cvičení provádějí průběžnou kontrolu přítomnosti studentů, jejich aktivity a základních znalostí. Neomluvená neúčast je důvodem k neudělení zápočtu. Jednorázovou neúčast je možno nahradit cvičením s jinou studijní skupinou v tomtéž týdnu nebo zadáním náhradních úloh, delší neúčast se nahrazuje písemným vypracováním náhradních úloh podle pokynů cvičícího.

Základní literatura

Juliš K.,Brepta R. a kol.: Mechanika II.díl-Dynamika,2002 (CS)
Brát V.,Rosenberg J.,Jáč V.: Kinematika, 2005 (CS)

Doporučená literatura

Přikryl K.: kinematika, 2005
Přikryl, K., Malenovský, E., Úlohy z kinematiky, 2005
Slavík J.,Kratochvíl C.: Mechanika těles-Dynamika, 2000
C. Kratochvíl, E. Malenovský: mechanika těles. Sbírka úloh z dynamiky, 2000

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program B3901-3 bakalářský

    obor B3942-99 , 2. ročník, letní semestr, povinný
    obor B2379-99 , 2. ročník, letní semestr, povinný

  • Program B2341-3 bakalářský

    obor B2370-00 , 2. ročník, letní semestr, povinný
    obor B2323-99 , 2. ročník, letní semestr, povinný
    obor B2330-00 , 2. ročník, letní semestr, povinný
    obor B2324-00 , 2. ročník, letní semestr, povinný
    obor B2307-00 , 2. ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

52 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Pavel Hlavoň, Ph.D.
prof. Ing. Eduard Malenovský, DrSc.

Osnova

Přednášky:

1.Kinematika bodového tělesa v kartézských a přirozených souřadnicích.Harmonický pohyb
2.Translační a rotační pohyb tuhého tělesa
3.Kinematika obecného rovinného pohybu tělesa-grafické řešení
4.Kinematika obecného rovinného pohybu tělesa-numerické řešení
5.Kinematika složených pohybů. Současné rotace
6.Kinematika prostorového pohybu
7.Kinematické řešení mechanismů
8.Dynamika hmotného bodu. Dynamika soustavy hmotných bodů.
9.Pohybové rovnice tuhého tělesa při translačním, rotačním a obecném rovinném pohybu. Momenty setrvačnosti těles
10.Dynamika sférického pohybu. Vyvažování rotorů. Gyroskopický moment
11.Dynamika těles vázaných do soustav – rovinný případ. Konstrukce pohybových rovnic uvolňování ze soustavy
12.Dynamika těles vázaných do soustavy - řešení metodami analytické mechaniky. Lagrangeovy rovnice II.druhu.
13. Volné a vynucené kmitání soustav s jedním stupněm volnosti

Cvičení

26 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Daniel Dušek, Ph.D.
doc. Ing. Zdeněk Hadaš, Ph.D.
Ing. Pavel Hlavoň, Ph.D.
Ing. Martin Vašek, Ph.D.
Ing. David Vlachý

Osnova

Cvičení:

1. Kinematika bodu - přímočarý a křivočarý pohyb. Určování dráhy, rychlosti a zrychlení.
2. Kinematika tuhého tělesa-translační a rotační pohyb
3. Kinematika obecného rovinného pohybu tělesa - grafické řešení. Určování pólu rychlosti
4. Kinematika obecného rovinného pohybu tělesa - numerické řešení. Určování rychlosti a zrychlení jednotlivých bodů tělesa
5. Kinematika složeného pohybu tělesa a bodu. Kinematika mechanismů. Planetové převodovky. Vačkové mechanismy
6. Obecný prostorový pohyb tuhého tělesa. Sférický pohyb
7. Dynamika hmotného bodu– volný a vázaný pohyb. Dynamika soustavy hmotných bodů. Zákony zachování
8. Výpočet momentu setrvačnosti
9. Dynamika obecného rovinného pohybu tělesa. Sestavování pohybových rovnic metodou úplného uvolnění.
10.Dynamika obecného prostorového tělesa. Sestavování pohybových rovnic
11.Dynamika rovinných soustav těles– konstrukce pohybových rovnic metodou uvolňování
12. Dynamika rovinných soustav těles– konstrukce pohybových rovnic metodami analytické mechaniky
13. Nalezení pohybových rovnic pro kmitající soustavy s jedním stupněm volnosti. Určování vlastní frekvence